复合式原子钟制造技术

本发明专利技术公开了的一种复合式原子钟，包括：光源201、原子共振吸收模块202、恒温模块203、光检测单元204、磁场控制模块205、微波射频源206及中央处理器207。其中，原子共振吸收模块202依次与光源201、恒温模块203、微波射频源204、磁场控制模块205连接。光检测单元204与原子共振吸收模块202连接。中央处理器202依次与光检测单元204、磁场控制模块205、恒温模块203连接。本发明专利技术通过在共振吸收泡内充制气体M、气体N、气体P。并控制三者充制比例，能够实现共振吸收泡内总气体压力系数接近于0，总气体温度系数接近于0或为0，进而克服压力频移或温度系数频移。同时，本发明专利技术具有结构简单、准确度高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于原子钟设计
，特别涉及ー种复合式原子钟。
技术介绍
微重力环境为研制高精端的系统设备提供了条件，在微重力条件下，可使用极慢速度的原子(比原子传统技术中速度减慢10-100倍)。因而，可使谱线降至0. 05-0.1Hz0慢原子还有利于进步减小很多引起频率移动的因素，如剰余多普勒频移，谱线牵引频移，剰余二次塞曼效应，相对论效应和碰撞频移等。在微重力条件下原子处于自由悬浮状态，无须用非均匀磁场囚禁原子，有利于消除非均匀谱线展宽。同时，在远离地面的空间，将无震动引入的噪声干扰，电磁场干扰也比地面为小。所以，微重力环境是ー个理想的进行精密物理测量的实验场地。由于组成原子钟的共振吸收泡是一个气压敏感性器件，在微重力环境下，低气压将对原子钟主要性能指标，如频率稳定度，产生重要影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够适用于地面及真空环境的复合式原子钟。为解决上述技术问题，本专利技术提供了ー种复合式原子钟，包括光源、用于完成量子跃迁过程的原子共振吸收模块、恒温模块、用于对所述原子共振吸收模块输出的信号进行检测的光检测单元、用于为所述原子共振吸收模块中量子跃迁过程提供磁场的磁场控制模块、用于为所述原子共振吸收模块量子跃迁过程提供能量的微波射频源及中央处理器；所述原子共振吸收模块依次与所述光源、所述恒温模块、所述微波射频源、所述磁场控制模块连接；所述光检测单元与所述原子共振吸收模块连接；所述中央处理器依次与所述光检测单元、所述磁场控制模块、所述恒温模块连接；所述恒温模块为所述原子共振吸收模块提供恒定的温度；所述中央处理器能够实现对所述恒温模块提供的恒定温度进行改变。进ー步地，所述原子共振吸模块包括共振吸收单元、谐振腔；所述共振吸收单元置于所述谐振腔内部；所述谐振腔依次与所述光源、所述恒温模块、所述微波射频源、所述磁场控制模块连接；所述光检测单元通过所述谐振腔对所述光源发出的光束经所述共振吸收单元处理后的信号进行检测。进ー步地，所述共振吸收单元是由玻璃材质构成呈泡状腔体结构的共振吸收泡。进ー步地，所述磁场控制模块包括漆包线、恒流源；所述漆包线缠绕在所述谐振腔外壁，并与所述恒流源连接；所述恒流源与所述中央处理器连接。进ー步地，所述微波射频源输出频率在原子基态超精细结构0-0跃迁中心频率附近，用于完成整个原子谱线的扫描。进ー步地，所述光源中用于辐射光束的元素是A。进ー步地，所述共振吸收泡内充有元素A及其同位素B。 进ー步地，所述A元素是87Rb,所述B元素是85Rb。进ー步地，所述共振吸收泡内充有气体M、气体N、气体P ;所述共振吸收泡内总气体压カ系数接近于0，总气体温度系数为O。进ー步地，所述气体M是氪气，所述气体N是氢气，所述气体P是氮气。本专利技术提供的ー种复合式原子钟，包括光源、原子共振吸收模块、恒温模块、光检测单元、磁场控制模块、微波射频源及中央处理器。其中，原子共振吸收模块依次与光源、恒温模块、微波射频源、磁场控制模块连接。光检测单元与原子共振吸收模块连接。中央处理器依次与光检测单元、磁场控制模块、恒温模块连接。本专利技术通过在共振吸收泡内充制气体M、气体N、气体P。并控制三者充制比例，能够实现共振吸收泡内总气体压カ系数接近于0，总气体温度系数接近于0或为0，进而克服压カ频移或温度系数频移。同时，本专利技术具有结构简单、准确度高的特点。附图说明图1为本专利技术实施例提供的ー种复合式原子钟原理结构示意图。其中，201-光源，202-原子共振吸收模块，203-恒温模块，204-光检测单元，205-磁场控制模块，206-微波射频源，207-中央处理器。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术提供的具体实施方式作进ー步详细说明。參见图1，本专利技术实施例提供的ー种复合式原子钟，包括光源201、用于完成量子跃迁过程的原子共振吸收模块202、恒温模块203、用于对原子共振吸收模块202输出的信号进行检测的光检测单元204、用于为原子共振吸收模块202中量子跃迁过程提供磁场的磁场控制模块205、用于为原子共振吸收模块202量子跃迁过程提供能量的微波射频源206及中央处理器207。其中，原子共振吸收模块202依次与光源201、恒温模块203、微波射频源204、磁场控制模块205连接。光检测单元204与原子共振吸收模块202连接。中央处理器202依次与光检测单元204、磁场控制模块205、恒温模块203连接。本实施例中，恒温模块203包括热敏电阻。中央处理器207通过热敏电阻控制原子共振吸收模块202中工作环境温度，进而为原子共振吸收模块202提供恒定工作温度。本实施例中，原子共振吸模块202包括共振吸收单元、谐振腔。其中，共振吸收单元置于谐振腔内部。同时，谐振腔内部设置有耦合环，并依次与光源201、恒温模块203、微波射频源206、磁场控制模块205连接。光检测单元204通过谐振腔对光源201发出的光束经共振吸收单元处理后的信号进行检測。优选地，共振吸收单元是由玻璃材质构成呈泡状腔体结构的共振吸收泡。本实施例中，磁场控制模块205包括漆包线、恒流源。其中，漆包线缠绕在谐振腔外壁，并与恒流源连接。恒流源与中央处理器202连接。中央处理器202通过控制恒流源输出电流大小，进而通过漆包线控制谐振腔内磁场强弱。本实施例中，微波射频源205输出频率在原子基态超精细结构0-0跃迁中心频率附近，用于完成整个原子谱线的扫描。本实施例中，光源201中用于辐射光束的元素是A。共振吸收泡内充有元素A及其同位素B。优选地，元素A是87Rb,元素B是85Rb。本实施例中，共振吸收泡内通过真空泵还充有气体M、气体N、气体P。其中，通过控制气体M、气体N、气体P的充制比例，能够实现共振吸收泡内总气体压カ系数接近于0，总气体温度系数接近于0或为O。优选地，气体M是氪气,气体N是氢气,气体P是氮气。下面，通过例举几种常用缓冲气体压カ系数与温度系数，及对本专利技术的操作原理作详细说明以支持本专利技术提供的复合式原子钟所要解决的技术问题。几种常用缓冲气体压カ系数与温度系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式原子钟，其特征在于，包括：光源（201）、用于完成量子跃迁过程的原子共振吸收模块（202）、恒温模块（203）、用于对所述原子共振吸收模块（202）输出的信号进行检测的光检测单元（204）、用于为所述原子共振吸收模块（202）中量子跃迁过程提供磁场的磁场控制模块（205）、用于为所述原子共振吸收模块（202）量子跃迁过程提供能量的微波射频源（206）及中央处理器（207）；所述原子共振吸收模块（202）依次与所述光源（201）、所述恒温模块（203）、所述微波射频源（206）、所述磁场控制模块（205）连接；所述光检测单元（204）与所述原子共振吸收模块（202）连接；所述中央处理器（207）依次与所述光检测单元（204）、所述磁场控制模块（205）、所述恒温模块（203）连接；所述恒温模块（203）为所述原子共振吸收模块（202）提供恒定的温度；所述中央处理器（207）能够实现对所述恒温模块（203）提供的恒定温度进行改变。

【技术特征摘要】
1.一种复合式原子钟，其特征在于，包括光源(201)、用于完成量子跃迁过程的原子共振吸收模块(202)、恒温模块(203)、用于对所述原子共振吸收模块(202)输出的信号进行检测的光检测单元(204)、用于为所述原子共振吸收模块(202)中量子跃迁过程提供磁场的磁场控制模块(205)、用于为所述原子共振吸收模块(202)量子跃迁过程提供能量的微波射频源(206)及中央处理器(207)； 所述原子共振吸收模块(202)依次与所述光源(201)、所述恒温模块(203)、所述微波射频源(206)、所述磁场控制模块(205)连接； 所述光检测单元(204)与所述原子共振吸收模块(202)连接； 所述中央处理器(207)依次与所述光检测单元(204)、所述磁场控制模块(205)、所述恒温模块(203)连接； 所述恒温模块(203)为所述原子共振吸收模块(202)提供恒定的温度； 所述中央处理器(207)能够实现对所述恒温模块(203)提供的恒定温度进行改变。2.根据权利要求1所述复合式原子钟，其特征在于，所述原子共振吸模块包括共振吸收单元、谐振腔； 所述共振吸收单元置于所述谐振腔内部； 所述谐振腔依次与所述光源(201)、所述恒温模块(203)、所述微波射频源(206)、所述磁场控制模块(205)连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：